专利名称：一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压敏电阻器。
背景技术：
压敏电阻器作为一种浪涌保护元件广泛地应用于各种电子设备中，在使用中发现，当外界浪涌能量超过压敏电阻的耐受能力时，压敏电阻会被击穿短路。在实际电路中，压敏电阻往往是跨接在电源的火线和零线之间，短路时瞬间能量很大，击穿损坏处会产生局部高温，可能会将压敏陶瓷基片外面裹封的绝缘防潮裹封层(通常以环氧树脂等有机材料为主要材料)引燃，严重时有可能导致空调等电器设备起火。
针对这一安全隐患，已经有一些技术措施被用以防止起火事故的发生。例如，中国实用新型专利申请00237913.9号曾公开了一种安全型压敏电阻，该产品的特点在于设置有可与压敏电阻进行热传导的温度保险，压敏电阻和温度保险用热传导介质相互绝缘地封装在同一壳体内。在该产品的工作过程中，若因非正常因素使压敏电阻升温过高，置于压敏电阻旁边的温度保险就会因热传导而升温熔断，从而防止因压敏电阻升温太高而发生的火灾等事故。但是，在实际应用中发现，上述产品中作为过热保护结构的温度保险的响应速度偏慢，不利于稳妥地实施保护；同时，温度保险耐受大电流冲击的能力较弱，受冲击后容易失效。因此，上述现有产品存在着缺陷。又如，本申请人曾在中国实用新型专利ZL02222055.0号中公开了一种热保护型压敏电阻器，该压敏电阻器特别地设置了金属弹簧和第三电极，同时，在压敏电阻上具有与压敏陶瓷基片的一内电极相导通的金属导热体，所述金属弹簧的一端经低熔点金属与该金属导热体相焊接，金属弹簧的另一端固定于壳体上且与第三电极导电连接，第三电极具有延伸至壳体之外的引出端。在使用该热保护型压敏电阻器时，可以将第三电极与外电源的一极相连接，而不让与该第三电极相导通的引出电极与外部电源相连接。这样，外电源提供的电流必须流经第三电极和金属弹簧才能到达压敏电阻的陶瓷基片。当压敏电阻在异常因素的影响下升温过高时，压敏电阻上的金属导热体就会迅速地将热量传导至金属弹簧的焊接点，使低熔点的焊接金属熔化，进而使金属弹簧脱开焊接点。金属弹簧脱开焊接点之后，压敏电阻的陶瓷基片断电降温，相应防止了火灾等事故的发生。这一产品具有较好的防燃效果，得到了市场的认可，但由于产品的结构比普通压敏电阻器复杂，制造成本相应较高，同时，增设的第三电极需要用户改动电路板才能与之适应，影响了其在部分市场中的推广使用。也就是说，对于压敏电阻器这样的电子元件来说，用户并不仅仅要求它具有较好的性能，同时还希望它具有与现有电路板相适应的通用性以及较低的销售价格，而产品具有较低售价的前提是具有较低的制造成本。因此，如何在不大幅度地增加产品的制造成本的前提下，让压敏电阻器既具有防燃性能，又能够与现有的常规电路板设计相适应，这实际上是一个看似简单却又难于解决的长期存在的技术难题。
实用新型内容本实用新型的目的即是对现有压敏电阻器的结构进行改进，提供一种造价较低，但又能有效地防止击穿短路时燃烧起火，且能够与现有的常规电路板设计相适应的压敏电阻器。
为此，我们对现有压敏电阻器的结构、起火原因及解决方案进行了研究。通过大量的实验，我们发现压敏电阻的损坏起火均是发生在其被击穿短路的瞬间，此时产生的弧光放电造成了局部高温，进而引燃了将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层内的环氧树脂等有机材料。虽然在绝缘裹封层内通常添加有阻燃剂，但由于温度太高，仍不能完全避免产生明火。
基于对起火原因的上述研究，我们认为，如果在压敏电阻击穿短路时有不燃烧的物质抑制弧光放电，破坏燃烧起火的条件，就可以起到阻燃的效果。这是因为，只要在压敏电阻被击穿短路的瞬间抑制住了弧光放电，不使其产生明火，那么，短路电流将使电器产品中的保险管在极短的时间内熔断，切断电源，就不会造成火灾等大的损害。
根据这一思路，我们提出了这样一种技术方案将压敏电阻主体装入一绝缘壳体内，并在绝缘壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间填充绝缘且不燃的颗粒(即绝缘且不能燃烧的材料颗粒)层，利用该颗粒层将压敏电阻主体再包裹一层，实现对弧光放电的抑制，同时，在绝缘壳体的壳壁上设置气孔，以便在压敏电阻击穿短路时释放壳体内生成的高热气体。
具体来说本实用新型的压敏电阻器具有绝缘壳体和包封在绝缘壳体内的压敏电阻主体，所述压敏电阻主体由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成，在所述压敏陶瓷基片的表面设置有两个分离的内电极，在压敏电阻主体上连接有第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极和第二引出电极的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极导电连接，所述第一引出电极和第二引出电极的另一端穿出绝缘裹封层并延伸至绝缘壳体之外，其特征是所述绝缘壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成颗粒容纳腔，在所述颗粒容纳腔内充填有绝缘不燃颗粒并构成将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃颗粒层，在所述绝缘壳体上开设有使颗粒容纳腔与壳体外部相连通的气孔。
在本实用新型中，上述将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃颗粒层可以由石英砂或云母粉、氧化铝粉、石棉粉等具有绝缘及不燃性能的其它颗粒材料构成，该绝缘不燃颗粒层具有以下几种作用(1)、抑制短路瞬间的弧光放电。由于压敏电阻主体被包覆在绝缘不燃颗粒层中，减少了与空气的接触，使空气在高温下电离拉弧的现象大为减少，起到了灭弧的作用。
(2)、压敏电阻短路击穿时，有时伴有瓷体炸裂的现象，灼热的瓷体碎片会四处飞散，造成较大损害。采用本方案后，由于绝缘壳体内的绝缘不燃颗粒层以颗粒或细砂形式填充，具有较强的吸收动能的能力，能减轻瓷体炸裂生成的破坏。
(3)、填充的绝缘不燃颗粒层具有一定的隔热功能，可延长压敏电阻短路击穿后局部高温点的温度向绝缘壳体表面扩散的时间，并相应降低绝缘壳体表面的温度，减少可能由此造成的危害。
另外，本实用新型在绝缘壳体的壳壁上设置气孔的机理是当压敏电阻被击穿短路的瞬间，产生的高温会使部分绝缘裹封层(通常为环氧树脂裹封层)气化。如果绝缘壳体上不开设气孔，绝缘壳体内的压力就会很高，容易造成绝缘壳体开裂甚至爆破。如果为了防止绝缘壳体开裂、爆破而采用很厚或者强度很高的绝缘壳体，则会大幅度增加产品的制造成本。在绝缘壳体上开设气孔后，就能有效地解决上述问题。亦即是说，只要让绝缘裹封层气化时产生的气体从气孔排出，就可以采用较薄或强度较低的绝缘壳体，从而可以获得较低制作成本且具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器。
在本实用新型中，可以适当选择绝缘不燃颗粒层中的颗粒粒径，使之既不会从气孔漏出，又不会对气孔造成堵塞。所设置的气孔可以是圆形气孔或其它任意形状的气孔，如矩形或条形气孔等，它可以开设在绝缘壳体的顶部或底部、侧部等等。除单独开设气孔外，也还可以通过在绝缘壳体的制作过程中自然地形成气孔。例如，可以将绝缘壳体的一面设计成盖板，且将该盖板的局部尺寸设计得略小一点，这样，当将盖板安装在绝缘壳体上之后，盖板与绝缘壳体其余部份的接触部位就会产生间隙而形成气孔。
在本实用新型的技术方案中，由于所填充的绝缘不燃颗粒层可以采用极为价廉的物料，如普通的砂子充当，且开设有气孔的绝缘壳体也不需要采用很厚或者强度很高的材料制作，从而不会大幅度地提升产品的制作成本。同时，本实用新型的产品仍然沿用了传统压敏电阻器的双电极形式，符合现有电路板的使用习惯，在使压敏电阻器具有灭弧阻燃性能的前提下，又能够与现有的常规电路板设计相适应。
经实际验证，本实用新型的技术方案极其简单却又行之有效，它解决了长期以来在压敏电阻器制造领域存在的技术难题，产品的制造成本增加不多，可以有效地防止由于弧光放电引起的电器燃烧事故，且能缓解高热向外壳的传递，减轻瓷体炸裂生成的破坏，用户也能够方便地使之与现有电路板配套使用。
本实用新型的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本实用新型的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
图1是实施例中压敏电阻器的结构示意图。
图2是图1的A——A剖视图。
图3是图1的B——B剖视图。
图4是图1的C——C剖视图。
具体实施方式
如图1～4所示，本实施例中的压敏电阻器具有绝缘壳体1和包封在绝缘壳体1内的压敏电阻主体2，所述压敏电阻主体2由压敏陶瓷基片3和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层4构成，在所述压敏陶瓷基片3的表面设置有两个分离的内电极5、6，在压敏电阻主体上连接有第一引出电极7和第二引出电极8，所述第一引出电极7和第二引出电极8的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极5、6导电连接，所述第一引出电极7和第二引出电极8的另一端穿出绝缘裹封层4并延伸至绝缘壳体1之外，其特征是所述绝缘壳体1的内壁与压敏电阻主体2的外壁之间具有间隙并构成颗粒容纳腔，在所述颗粒容纳腔内充填有绝缘不燃颗粒并构成将压敏电阻主体2包裹的绝缘不燃颗粒层9，在所述绝缘壳体上开设有使颗粒容纳腔与壳体外部相连通的气孔10。
在本实施例中，上述绝缘不燃颗粒层9为石英砂构成的石英砂层。所采用的石英砂层具有价廉、阻燃效果好的优点。另外，当采用三氧化二铝颗粒时，也可取得较佳的效果。
权利要求1.一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器，具有绝缘壳体和包封在绝缘壳体内的压敏电阻主体，所述压敏电阻主体由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成，在所述压敏陶瓷基片的表面设置有两个分离的内电极，在压敏电阻主体上连接有第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极和第二引出电极的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极导电连接，所述第一引出电极和第二引出电极的另一端穿出绝缘裹封层并延伸至绝缘壳体之外，其特征是所述绝缘壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成颗粒容纳腔，在所述颗粒容纳腔内充填有绝缘不燃颗粒并构成将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃颗粒层，在所述绝缘壳体上开设有使颗粒容纳腔与壳体外部相连通的气孔。
2.如权利要求1所述的压敏电阻器，其特征是所述绝缘不燃颗粒层为石英砂构成的石英砂层。
专利摘要一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器，具有绝缘壳体和包封在绝缘壳体内的压敏电阻主体，其特征是所述绝缘壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成颗粒容纳腔，在所述颗粒容纳腔内充填有绝缘不燃颗粒并构成将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃颗粒层，在所述绝缘壳体上开设有使颗粒容纳腔与壳体外部相连通的气孔。本实用新型的技术方案极其简单却又行之有效，它解决了长期以来在压敏电阻器制造领域存在的技术难题，产品的制造成本增加不多，可以有效地防止由于弧光放电引起的电器燃烧事故，且能缓解高热向外壳的传递，减轻瓷体炸裂生成的破坏，用户也能够方便地使之与现有电路板配套使用。
文档编号H01C1/03GK2706839SQ20042003375
公开日2005年6月29日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者李炬, 敬履伟, 谭宜成 申请人:李炬, 敬履伟, 谭宜成